平面向量在物理方面的五类应用
平面向量的应用
平面向量的应用平面向量是解决空间内几何问题的重要工具之一,具有广泛的应用。
它们可以用来描述物体的位移、速度、加速度等物理量,帮助我们解决各种实际问题。
本文将介绍平面向量的应用,包括力的作用、力的分解、面积计算以及平衡条件等方面。
1. 力的作用平面向量可以用来描述力的作用。
在物体上施加力可以使其发生位移。
假设有两个力F1和F2作用在物体上,它们的大小和方向可以用平面向量表示。
若这两个力的向量分别为A和B,它们的合力可以表示为A + B。
通过求解合力向量的大小和方向,可以确定物体所受的合力。
2. 力的分解平面向量还可以用来对力进行分解。
在力的分析中,我们常常需要将一个力分解为两个或多个分力,以便更好地理解和研究物体受力情况。
将一个力F进行分解,可以得到两个力F1和F2,它们的合力等于F。
通过适当地选择分解方向和大小,可以使得问题的处理更加简单。
3. 面积计算平面向量可以用来计算平面上的面积。
设有三个非共线的向量A、B和C,它们的起点相同,可以构成一个三角形。
这个三角形的面积可以用向量的叉乘来计算,即:面积 = 1/2 * |A × B|其中,|A × B|表示叉乘的模。
通过面积计算公式,我们可以快速准确地计算出平面上各种形状的面积,如矩形、梯形、圆等。
4. 平衡条件平面向量还可以应用于力系统的平衡条件。
对于一个物体受到多个力的作用,若物体保持平衡,则所有作用力的合力必须为零。
可以将每个力表示为一个平面向量,然后将它们相加得到合力向量。
若合力向量为零,则说明物体处于平衡状态。
在实际问题中,通过平面向量的分析和计算,可以解决许多与平面运动、平衡、受力分析等相关的问题。
例如,在建筑物的结构设计中,我们可以利用平面向量对各个支点受力进行分析,保证建筑物结构的稳定性。
总结平面向量的应用广泛且重要,它们可以用于描述力的作用、力的分解、面积计算以及平衡条件的分析等方面。
通过适当地选择和计算向量,可以解决各种实际问题,并提高问题处理的准确性和效率。
5.5平面向量应用
= .
A
B
解: = ∙ = ( + ) ∙ ( + ) = ∙ + ∙ + ∙ + ∙ =
同理:
=
− ∙ + ()
(1)+(2)得:
+
= (
涉及长度问题常常考虑向量的数量积,对 与 进行计算.
(1) , 分别对质点所做的功;
(2) , 的合力F对质点所做的功。
17.在风速为( − )/的西风中,飞机以150km/h的航速向西北方向飞行,求没有风时飞机的航速和航向。
作
业
答
案
(3)基底向量的夹角最好是明确的(直角最合适);
(4)尽量使基底向量和所涉及的向量共线或构成三角形或构成平行四边形.
3.用向量的坐标处理问题时,建立平面直角坐标系的基本原则:
选择坐标轴和原点不当会增加解题的运算量,也会带来不必要的麻烦.具有公共原点的两
条互相垂直的数轴构成了平面直角坐标系,因此在已知图形中,只要选择互相垂直的两条直
A
Q
B
P
C
课后作业:
4.在△ABC中,AB=AC,D为BC的中点,用向量方法证明 ⊥ .
5.如下图,在正方形ABCD中,E,F分别为AB,BC的中点。求证: ⊥ (利用向量证明).
D
C
F
A
E
B
6.如下图,在▱ABCD中,AB=3,AD=1,∠ = ,求对角线AC和BD的长.
又因为 = − = − ; 与共线,所以我们设: = = ( − )
平面向量知识点总结归纳
平面向量知识点总结归纳一、向量的基本概念1. 向量的定义既有大小又有方向的量叫做向量。
例如,物理学中的力、位移、速度等都是向量。
向量可以用有向线段来表示,有向线段的长度表示向量的大小,箭头所指的方向表示向量的方向。
向量的大小叫做向量的模,记作a(对于向量a)。
模为0的向量叫做零向量,记作0,零向量的方向是任意的。
模为1的向量叫做单位向量。
2. 向量的表示方法几何表示:用有向线段表示向量,有向线段的起点和终点分别表示向量的起点和终点。
例如,以A为起点,B为终点的向量记作AB。
字母表示:用小写字母a,b,c,表示向量。
3. 相等向量与平行向量相等向量:长度相等且方向相同的向量叫做相等向量。
若a=b,则a=b且a与b方向相同。
例如,在平行四边形ABCD中,AB=DC。
平行向量(共线向量):方向相同或相反的非零向量叫做平行向量。
规定零向量与任意向量平行。
若a与b是平行向量,则记作ab。
例如,在梯形ABCD中,ADBC。
二、向量的运算1. 向量的加法三角形法则已知非零向量a,b,在平面内任取一点A,作AB=a,BC=b,则向量AC=a+b。
例如,若a表示向东3个单位长度的位移,b表示向北4个单位长度的位移,那么a+b表示向东北方向5个单位长度(根据勾股定理3^2+4^2 = 5)的位移。
平行四边形法则已知两个不共线向量a,b,作AB=a,AD=b,以AB,AD为邻边作平行四边形ABCD,则向量AC=a+b。
运算律:向量加法满足交换律a+b=b+a,结合律(a+b)+c=a+(b+c)。
2. 向量的减法定义:向量a与b的差ab=a+(b),其中b是b的相反向量,b与b大小相等,方向相反。
三角形法则:已知向量a,b,在平面内任取一点O,作OA=a,OB=b,则向量BA=ab。
3. 向量的数乘定义:实数与向量a的积是一个向量,记作a,它的长度a=a,它的方向当> 0时与a相同,当<0时与a相反,当= 0时,a=0。
平面向量在物理学中的应用
平面向量在物理学中的应用引言:平面向量是一种在数学和物理学中广泛应用的概念。
它们可以用于描述物体的位置、方向和速度,以及解决力学和电磁学等领域的问题。
本文将探讨平面向量在物理学中的重要应用,包括位移、速度、加速度以及力的合成等方面。
1. 位移(Displacement):位移是描述物体在空间中位置变化的矢量量。
在物理学中,平面向量常用于表示位移。
根据矢量的性质,位移可以用一个有方向和大小的箭头来表示,箭头的起点和终点分别代表物体的起始位置和最终位置。
平面向量可以方便地表示物体在直线或曲线运动中的位移。
2. 速度(Velocity):速度是物体运动中的物理量之一,表示单位时间内物体位置的改变量。
在物理学中,速度是一个矢量量,并且与位移有一定的关系。
根据矢量加法的原理,速度可以看作位移对时间的导数。
通过平面向量的运算,可以方便地计算出物体的速度,并描述其大小和方向。
3. 加速度(Acceleration):加速度是物体运动状态的度量,指单位时间内速度的变化率。
类似于速度,加速度也是一个矢量量,并且可以通过位移对时间的导数来计算。
平面向量的加法运算可以简化加速度的计算过程,同时也可以准确地描述加速度的大小和方向。
4. 力的合成(Composition of Forces):力的合成是指将多个力合并成一个力的过程。
在物理学中,力可以用向量来表示,力的合成则是将多个力矢量进行相加,得到一个合力矢量。
平面向量的运算规则使得力的合成变得简单明了。
通过将各个力的大小和方向用向量表示,并进行矢量相加,可以求得力的合力,从而更好地理解和分析物体所受的合力。
5. 牛顿第二定律(Newton's Second Law):牛顿第二定律描述了物体运动的定量关系,通过力、质量和加速度之间的关系。
根据牛顿第二定律的公式 F = ma,力和加速度都可以表示成矢量形式。
平面向量的运算能够方便地进行质量和加速度之间的计算,并帮助解决相关的物理问题。
平面向量在物理问题中的应用
平面向量在物理问题中的应用平面向量是解决物理问题的重要工具之一,它能够描述物体在平面内的位移、速度和加速度等性质,广泛应用于力学、电磁学、动力学等物理学领域。
本文将从力学、电磁学和动力学三个方面介绍平面向量在物理问题中的应用。
一、力学中的平面向量应用力学是研究物体运动和受力情况的学科,平面向量在力学问题中扮演着重要的角色。
1. 位移和速度:位移是物体从一个位置到另一个位置的变化,速度是物体在单位时间内位移的变化率。
在力学问题中,我们可以利用平面向量来表示位移和速度。
假设一个物体位于平面上的点P,其位移向量为r,那么P点的速度向量v就是位移向量r对时间的导数。
2. 力和加速度:力是物体所受的作用,而加速度是物体单位时间内速度的改变量。
根据牛顿第二定律,力的大小等于物体质量乘以加速度的大小。
在力学问题中,我们可以使用平面向量来描述力和加速度。
假设一个物体受力F,质量为m,加速度向量为a,则根据牛顿第二定律可以得到F = ma。
二、电磁学中的平面向量应用电磁学是研究电荷和电流、电场和磁场相互作用的学科,平面向量在电磁学问题中也有重要应用。
1. 电场和电势:电场是由电荷产生的一种力场。
在电磁学问题中,平面向量可以用来描述电场的强弱和方向。
假设一个电荷在空间中的位置为点P,电场向量E就是点P处的电场强度对于位置的导数。
而电势则是描述电场能量的标量量,是电场在单位正电荷上的做功。
在电磁学中,我们可以利用平面向量来计算电势。
2. 磁场和磁感应强度:磁场是由电流产生的一种力场。
在电磁学问题中,平面向量可以用来描述磁场的强弱和方向。
假设一个电流在空间中的位置为点P,磁感应强度向量B就是点P处的磁场强度对于位置的导数。
磁场力的大小可以通过安培力定律来计算,利用平面向量可以方便地进行计算。
三、动力学中的平面向量应用动力学是研究物体运动的原因和规律的学科,平面向量在动力学问题中也有广泛应用。
1. 动量和力矩:动量是物体的运动状态的度量,等于质量乘以速度。
初中数学知识归纳平面向量的应用
初中数学知识归纳平面向量的应用初中数学知识归纳:平面向量的应用平面向量是初中数学中重要的概念之一,其应用领域非常广泛。
在本文中,我们将归纳总结平面向量的应用,并且探讨其在几何、物理和经济等领域中的具体应用。
一、平面向量在几何中的应用1. 平移变换:平面向量的加法运算可以用于描述平移变换。
假设有一个向量a表示某个点的位置,通过向量b可以将该点平移至另一个位置,新的位置可以表示为a+b。
平移变换在几何图形的移动和构造中有着重要的应用,例如平行四边形的构造、图形的镜像等。
2. 向量共线与线性组合:通过向量的共线性来判断线段的相似性和平面的共面性。
如果两个向量a和b共线,则可以表示为a=kb,其中k 为一个实数。
此外,通过向量的线性组合可以方便地表示平面内的任意一点。
这种方法在平面几何证明和计算中经常被使用。
3. 矢量运算:平面向量的乘法运算包括数量积和向量积。
数量积可以用于计算两个向量的夹角,通过计算a·b=|a||b|cosθ来得到。
而向量积则用于计算两个向量的面积,通过计算a×b=|a||b|sinθ来得到。
这些矢量运算在几何中常常用于求解角度、判断垂直、计算面积等问题。
二、平面向量在物理中的应用1. 力的合成与分解:平面向量可以用于描述物体所受到的力的合成与分解。
当一个物体受到多个力的作用时,可以将这些力的大小和方向表示为向量,并利用向量的运算求得它们的合力。
相反地,可以将一个力向量分解为多个力向量的和,以便更好地分析物体所受到的力的效果。
2. 平衡力与力的平衡:平面向量的概念在力的平衡问题中有着重要的应用。
当物体所受到的合力为零时,物体处于平衡状态。
利用平面向量,我们可以方便地求解力的平衡条件,并解决各种力的平衡问题。
3. 速度与加速度:平面向量可以用于描述物体的速度和加速度。
速度可以表示为物体位置矢量随时间的变化率,即v=d/dt[r(t)],其中r(t)为位置矢量。
利用平面向量的运算可以方便地计算物体的速度和加速度,并解决相关的运动学问题。
第二章平面向量及其应用章末总结提升课件高一下学期数学北师大版
中同样适用,但是这里的“同类项”“公因式”是指向量,实数看作是向量的系
数.
(2)方程法:向量也可以通过列方程来解,把所求向量当作未知数,利用解方
程的方法求解,同时在运算过程中多注意观察,恰当地运用运算律,简化运
算.
变式训练 1(1)如图所示,在正方形 ABCD 中,M 是 BC 的中点,若
的侵袭.
规律方法
用向量观点解题,关键在于找到好的切入点,如果题中的速度
(既有大小,又有方向)、距离都可以用向量表达.本题可根据台风中心与城
市间的距离不超过台风侵袭的半径来建立向量不等式,再根据模长公式,求
出时间.
变式训练4一艘船以5 km/h的速度向垂直于对岸的方向行驶,该船实际航行
方向与水流方向成30°角.求水流速度与船的实际速度.
和抽象思维的协调发展,沟通数学知识之间的联系,从复杂的数量关系中凸
显最本质的特征,它是解决问题时常用的方法.在解决平面向量的实际问题
时,结合题目情景,可将问题抽象出一个几何图形(一般利用三角形、平行
四边形、矩形为主),可以直观形象地反映问题中的元素和量的关系,有助
于提升学生的直观想象的思维能力.
【例3】 已知向量a与b不共线,且|a|=|b|≠0,则下列结论一定正确的是( A)
所以 − =λ( − ),又 2 = ,
所以 =(1-λ)+λ=3(1-λ)+λμ =3(1-λ)a+λμb,由于 =
所以
3
1
3(1-λ)=4,λμ=4,解得
3
1
λ=4,μ=3.
3
1
a+4b,
平面向量5类解题技巧(“爪子定理”、系数和等和线、极化恒等式、奔驰定理与三角形四心问题)试题含答案
平面向量5类解题技巧(“爪子定理”、系数和(等和线)、极化恒等式、奔驰定理与三角形四心问题、范围与最值问题)技法01“爪子定理”的应用及解题技巧“爪子定理”是平面向量基本定理的拓展,用“爪子定理”能更快速求解,需同学们重点学习掌握知识迁移形如AD =xAB +yAC 条件的应用(“爪子定理”)“爪”字型图及性质:(1)已知AB ,AC 为不共线的两个向量,则对于向量AD ,必存在x ,y ,使得AD =xAB +yAC 。
则B ,C ,D 三点共线⇔x +y =1当0<x +y <1,则D 与A 位于BC 同侧,且D 位于A 与BC 之间当x +y >1,则D 与A 位于BC 两侧x +y =1时,当x >0,y >0,则D 在线段BC 上;当xy <0,则D 在线段BC 延长线上(2)已知D 在线段BC 上,且BD :CD =m :n ,则AD =n m +n AB +m m +nAC1(全国·高考真题)设D 为△ABC 所在平面内一点,且BC =3CD ,则()A.AD =-13AB +43ACB.AD =13AB -43ACC.AD =43AB +13ACD.AD =43AB -13AC 2(2023江苏模拟)如图,在△ABC 中,AN =13NC ,P 是BN 上的一点,若AP =mAB +211AC ,则实数m 的值为()A.911 B.511 C.311 D.2111(2022·全国·统考高考真题)在△ABC 中,点D 在边AB 上,BD =2DA .记CA =m ,CD =n ,则CB =()A.3m -2nB.-2m +3nC.3m +2nD.2m +3n2(全国·高考真题)在△ABC 中,AB =c ,AC =b .若点D 满足BD =2DC ,则AD =()A.23b +13c B.53c -23b C.23b -13c D.13b +23c 3(2020·新高考全国1卷·统考高考真题)已知平行四边形ABCD ,点E ,F 分别是AB ,BC 的中点(如图所示),设AB =a ,AD =b ,则EF 等于()A.12a +bB.12a -bC.12b -aD.12a +b 4(全国·高考真题)在△ABC 中,AD 为BC 边上的中线,E 为AD 的中点,则EB =()A.34AB -14AC B.14AB -34AC C.34AB +14AC D.14AB +34AC 5(江苏·高考真题)设D 、E 分别是ΔABC 的边AB ,BC 上的点,AD =12AB ,BE =23BC . 若DE =λ1AB +λ2AC (λ1,λ2为实数),则λ1+λ2的值是技法02系数和(等和线)的应用及解题技巧近年,高考、模考中有关“系数和(等和线)定理”背景的试题层出不穷,学生在解决此类问题时,往往要通过建系或利用角度与数量积处理,结果因思路不清、解题繁琐,导致得分率不高,而向量三点共线定理与等和线巧妙地将代数问题转化为图形关系问题,将系数和的代数运算转化为距离的比例运算,数形结合思想得到了有效体现,同时也为相关问题的解决提供了新的思路,大家可以学以致用知识迁移如图,P 为ΔAOB 所在平面上一点,过O 作直线l ⎳AB ,由平面向量基本定理知:存在x ,y ∈R ,使得OP =xOA +yOB下面根据点P 的位置分几种情况来考虑系数和x +y 的值①若P ∈l 时,则射线OP 与l 无交点,由l ⎳AB 知,存在实数λ,使得OP =λAB 而AB =OB -OA ,所以OP =λOB -λOA ,于是x +y =λ-λ=0②若P ∉l 时,(i )如图1,当P 在l 右侧时,过P 作CD ⎳AB ,交射线OA ,OB 于C ,D 两点,则ΔOCD ∼ΔOAB ,不妨设ΔOCD 与ΔOAB 的相似比为k由P ,C ,D 三点共线可知:存在λ∈R 使得:OP =λOC +(1-λ)OD =kλOA +k (1-λ)OB所以x +y =kλ+k (1-λ)=k(ii )当P 在l 左侧时,射线OP 的反向延长线与AB 有交点,如图1作P 关于O 的对称点P ,由(i )的分析知:存在存在λ∈R 使得:OP =λOC +(1-λ)OD =kλOA +(1-λ)OB 所以OP =-kλOA +-(1-λ)OB于是x +y =-kλ+-k (1-λ)=-k 综合上面的讨论可知:图中OP 用OA ,OB 线性表示时,其系数和x +y 只与两三角形的相似比有关。
平面向量的应用
平面向量的应用平面向量在数学和物理等领域中具有广泛的应用。
本文将探讨平面向量在几何、力学和电磁学等方面的实际应用。
一、平面向量在几何中的应用1. 平面向量的位移应用平面向量在几何中常用于描述物体的位移。
假设有一个起点为A,终点为B的平面向量AB,表示从A点移动到B点的位移。
通过平面向量的加法和减法,我们可以准确地计算出物体在平面上的位移及其方向。
2. 平面向量的无理数倍应用在几何中,平面向量的无理数倍也有重要的应用。
通过无理数倍,我们可以精确地描述两个向量之间的比例关系。
这在相似三角形的问题中常常用到,可以帮助我们得到精确的比例值。
二、平面向量在力学中的应用3. 平面向量的力的应用平面向量在力学中广泛应用于描述作用力和力的平衡问题。
通过将力的大小和方向表示成向量,我们可以方便地进行加减运算,并准确地计算出合力和分力。
4. 平面向量的力矩应用在力学中,平面向量的力矩也有重要的应用。
力矩是描述力偏转或转动作用的物理量。
通过平面向量的叉乘运算,我们可以计算出力矩的大小和方向,进而分析物体的旋转和平衡问题。
三、平面向量在电磁学中的应用5. 平面向量的电场强度应用在电磁学中,平面向量广泛应用于描述电场和电荷之间的关系。
通过平面向量表示电场强度和电荷的分布情况,我们可以方便地计算电场的强度和方向,并分析电荷之间的相互作用。
6. 平面向量的磁场强度应用在电磁学中,平面向量也用于描述磁场的强度和方向。
通过平面向量表示磁场强度和电流的分布情况,我们可以准确地计算磁场的强度和方向,并分析电流之间的相互作用。
综上所述,平面向量在几何、力学和电磁学等领域中都具有重要的应用。
通过运用平面向量的概念和运算法则,我们可以更加准确地描述和分析相关问题,为实际应用提供有力的支持。
向量在物理中的应用举例
3.质量 m=2.0 kg 的木块,在平行于斜面向上的拉力 F=10 N 的作用下,沿倾斜角 θ=30°的光滑斜面向上滑行|s|=2.0 m 的距离.(g=9.8 N/kg) (1)分别求物体所受各力对物体所做的功; (2)在这个过程中,物体所受各力对物体做功的代数和是多 少?
解:(1)木块受三个力的作用,重力 G,拉力 F 和 支持力 FN,如图所示, 拉力 F 与位移 s 方向相同,所以拉力对木块所做的功为 WF= F·s=|F||s|cos 0°=20(J); 支持力 FN 与位移方向垂直,不做功,所以 WN=FN·s=0; 重力 G 对物体所做的功为 WG=G·s=|G||s|cos(90°+θ)= -19.6(J). (2)物体所受各力对物体做功的代数和为 W=WF+WN+WG= 0.4(J).
[典例 2] 已知两恒力 F1=(3,4),F2=(6,-5)作用于同一 质点,使之由点 A(20,15)移动到点 B(7,0),求 F1,F2 分别对质 点所做的功.
[解] 设物体在力 F 作用下的位移为 s,则所做的功为 W =F·s.∵―AB→=(7,0)-(20,15)=(-13,-15).
+F22+2F1·F2=4+16=20,∴|F3|=2 5. 答案:C
3.一条河宽为 800 m,一船从 A 处出发想要垂直到达河正对岸 的 B 处,若船速为 20 km/h,水速为 12 km/h,则船到达 B 处所需时间为________min. 解析:由题意作出示意图,如图, ∵v 实际=v 船+v 水=v1+v2, |v1|=20 km/h, |v2|=12 km/h,
二、创新应用题 5.一艘船从南岸出发,向北岸横渡.根据测量,这一天水流速
度为 3 km/h,方向正东,风吹向北偏西 30°,受风力影响, 静水中船的漂行速度为 3 km/h,若要使该船由南向北沿垂 直于河岸的方向以 2 3 km/h 的速度横渡,求船本身的速 度大小及方向.
向量的定义与运算
向量的定义与运算向量是数学中的一个重要概念,在许多学科中都有广泛应用。
本文将详细介绍向量的定义以及常见的向量运算。
一、向量的定义在数学中,向量是由若干个有序实数构成的有向线段。
通常用箭头表示,箭头的起点表示向量的起点,而箭头的长度和方向表示向量的大小和方向。
二、向量的表示方法1. 列向量表示法:向量可以用一个竖线列出,称为列向量。
例如,向量a可以表示为:a = [a₁, a₂, ..., an]ᵀ(其中ᵀ表示转置)2. 坐标表示法:向量可以用坐标表示。
例如,在二维空间中,向量a可以表示为:a = [a₁, a₂](其中a₁和a₂分别表示向量在x轴和y轴上的分量)三、向量的运算向量之间可以进行多种运算,包括:1. 向量的相加:向量相加就是将对应位置的分量相加。
例如,向量a和向量b相加可以表示为:a +b = [a₁ + b₁, a₂ + b₂, ..., an + bn]ᵀ2. 向量的数量乘法:向量的数量乘法就是将向量的每个分量乘以一个常数。
例如,向量a乘以常数c可以表示为:c * a = [c * a₁, c * a₂, ..., c * an]ᵀ3. 向量的点乘:向量的点乘也称为内积,表示对应位置的分量相乘后再相加。
例如,向量a和向量b的点乘可以表示为:a ·b = a₁ * b₁ + a₂ * b₂ + ... + an * bn4. 向量的叉乘:向量的叉乘也称为外积,只适用于三维空间中的向量。
叉乘的结果是一个新的向量,其方向垂直于原有两个向量所在的平面。
例如,向量a和向量b的叉乘可以表示为:a ×b = [a₂ * b₃ - a₃ * b₂, a₃ * b₁ - a₁ * b₃, a₁ * b₂ - a₂ * b₁]四、向量的性质向量具有许多重要的性质,包括:1. 向量的模长:向量的模长是指向量的大小或长度。
在二维空间中,向量a的模长可以表示为:|a| = √(a₁² + a₂²)在三维空间中的向量模长的计算公式类似。
平面向量五类解题技巧
平面向量五类解题技巧一、向量加减法的解题技巧向量加减法是平面向量里最基础也是很重要的部分哦。
比如说遇到那种给了几个向量,让求它们加起来或者减掉之后的向量的模长之类的题。
这时候呢,你可别傻乎乎地就直接硬算向量的坐标再去加减哦。
咱们可以利用三角形法则或者平行四边形法则。
就像如果是求两个向量相加,你就想象把这两个向量首尾相连,然后从第一个向量的起点指向第二个向量的终点,这个新的向量就是它们相加的结果啦。
要是减法呢,把减向量的方向反过来,再用加法的法则就好啦。
比如说向量a - 向量b,就相当于向量a加上 - 向量b 哦。
这种直观的几何方法在很多选择题或者填空题里超级好用,可以快速得出答案,都不用去费劲算坐标呢。
二、向量数量积的解题技巧向量的数量积可是个很有趣的东西。
它有两种计算方法,一种是用向量的模长乘以它们夹角的余弦值,另一种是用向量的坐标相乘再相加。
当题目里给了向量的坐标,那肯定是用坐标法计算比较方便啦。
但是如果给的是向量的模长和夹角,那就得用前面那种方法咯。
而且数量积还有很多有趣的性质,比如两个向量垂直的时候,它们的数量积是0。
这在证明向量垂直或者根据垂直关系求向量里的参数的时候特别有用。
比如说给你两个向量,告诉你它们垂直,让你求其中一个向量里某个未知的系数,那你就直接根据数量积为0来列方程就好啦。
还有哦,如果两个向量平行,那它们数量积的绝对值就等于它们模长的乘积呢。
这也能用来解决不少关于向量平行的问题。
三、向量共线的解题技巧向量共线这个知识点在解题里也是经常出现的。
如果有两个向量a和b共线,那么就存在一个实数λ,使得a = λb。
这时候呢,要是题目里给了两个向量的坐标,那你就可以根据坐标对应成比例来求这个λ的值。
比如说向量a=(x1,y1),向量b=(x2,y2),如果它们共线,那就有x1/x2 = y1/y2(当然要注意分母不能为0的情况哦)。
还有一种情况就是,如果题目里给了三个点A、B、C的坐标,要判断这三个点是否共线,你可以先求出向量AB和向量AC,然后看这两个向量是否共线就好啦。
复数和平面向量知识点总结
复数和平面向量知识点总结一、复数的定义和性质1.1 复数的定义复数是形如 a+bi 的数,其中 a 和 b 是实数,i 是虚数单位,满足 i²=-1。
1.2 复数的加减法复数的加减法与实数类似,直接对应实部和虚部进行运算。
1.3 复数的乘法复数的乘法满足交换律,结合律和分配律。
(a+bi)(c+di) = ac + adi + bci - bd = (ac-bd) + (ad+bc)i1.4 共轭复数若 z=a+bi,则其共轭复数为 z* =a-bi。
共轭复数的性质是 z*z = |z|² = a² + b²,其中 |z| 表示z 的模。
1.5 复数的除法复数的除法可以借助共轭复数进行运算。
1.6 复数的几何意义复平面上,复数 a+bi 对应于坐标为 (a, b) 的点,即复数与点的对应关系。
复数的模 |z| 对应于复平面上点到原点的距离,幅角 arg(z) 对应于复平面上与正实轴的夹角。
二、平面向量的定义和性质2.1 平面向量的定义平面向量是具有大小和方向的量,可以表示为有向线段,通常用 (x, y) 表示。
其中 x 和 y是有向线段在 x 轴和 y 轴上的投影长度。
2.2 平面向量的加法平面向量的加法采用平行四边形法则,也可以通过坐标表示进行运算。
2.3 平面向量的数量积平面向量的数量积定义为a•b = |a||b|cosθ,其中 |a| 和 |b| 是向量的模,θ 是 a 和 b 的夹角。
2.4 平面向量的叉乘平面向量的叉乘定义为a×b = |a||b|sinθn,其中 n 是向量 a 和 b 所在平面上的法向量。
2.5 平面向量的应用平面向量广泛应用于几何、物理等领域,包括力、速度、位移等概念。
三、复数与平面向量的关系3.1 复数与平面向量的对应关系复数 z=a+bi 可以看作是平面向量 (a, b),二者之间存在一一对应的关系。
3.2 复数与平面向量的加法和乘法复数的加法和乘法与平面向量的加法和数量积类似,可以通过坐标表示进行运算。
高中数学2.5平面向量应用举例(教、学案)
2. 5平面向量应用举例一、教材分析向量概念有明确的物理背景和几何背景,物理背景是力、速度、加速度等,几何背景是有向线段,可以说向量概念是从物理背景、几何背景中抽象而来的,正因为如此,运用向量可以解决一些物理和几何问题,例如利用向量计算力沿某方向所做的功,利用向量解决平面内两条直线平行、垂直位置关系的判定等问题。
二、教学目标1.通过应用举例,让学生会用平面向量知识解决几何问题的两种方法-----向量法和坐 标法,可以用向量知识研究物理中的相关问题的“四环节” 和生活中的实际问题2.通过本节的学习,让学生体验向量在解决几何和物理问题中的工具作用,增强学生的 积极主动的探究意识,培养创新精神。
三、教学重点难点重点:理解并能灵活运用向量加减法与向量数量积的法则解决几何和物理问题. 难点:选择适当的方法,将几何问题或者物理问题转化为向量问题加以解决. 四、学情分析在平面几何中,平行四边形是学生熟悉的重要的几何图形,而在物理中,受力分析则是其中最基本的基础知识,那么在本节的学习中,借助这些对于学生来说,非常熟悉的内容来讲解向量在几何与物理问题中的应用。
五、教学方法1.例题教学,要让学生体会思路的形成过程,体会数学思想方法的应用。
2.学案导学:见后面的学案3.新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习六、课前准备1.学生的学习准备:预习本节课本上的基本内容,初步理解向量在平面几何和物理中的 应用2.教师的教学准备:课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。
七、课时安排:1课时 八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。
(二)情景导入、展示目标教师首先提问:(1)若O 为ABC ∆重心,则OA +OB +OC =0(2)水渠横断面是四边形ABCD ,DC =12AB ,且|AD |=|BC |,则这个四边形为等腰梯形.类比几何元素之间的关系,你会想到向量运算之间都有什么关系?(3) 两个人提一个旅行包,夹角越大越费力.为什么?教师:本节主要研究了用向量知识解决平面几何和物理问题;掌握向量法和坐标法,以及用向量解决平面几何和物理问题的步骤,已经布置学生们课前预习了这部分,检查学生预习情况并让学生把预习过程中的疑惑说出来。
向量在物理中的运用学案
必修42.5.2 向量在物理中的应用举例【学习目标】1.通过力的合成与分解模型、速度的合成与分解模型,能利用向量方法研究物理中相关问题的步骤,明了向量在物理中应用的基本题型,进一步加深对所学向量的概念和向量运算的认识;2.通过对具体问题的探究解决,进一步体会数学应用,体会数学在现实生活中的作用,养成善于发现生活中的数学,善于物理、数学以及各学科之间的内在联系的良好习惯.【学习重点】 运用向量的有关知识对物理中的力的作用、速度分解进行相关分析来计算.归纳利用向量方法解决实际问题的基本方法.【难点提示】将物理中的有关矢量问题转化为数学中向量的问题.【学法提示】1.请同学们课前将学案与教材111121P 结合进行自主学习(对教材中的文字、图象、表格、符号、观察、思考、说明与注释、例题、阅读与思考、小结等都要仔细阅读)、小组组织讨论,积极思考提出更多、更好、更深刻的问题,为课堂学习做好充分的准备;2.在学习过程中用好“十二字学习法”即:“读”、“挖”、“举”、“联”、“用”、“悟”、“听”、“问”、“通”、“总”、“研”、“会”,请在课堂上敢于提问、敢于质疑、敢于讲解与表达.【学习过程】 一、学习准备前面我们学习了向量有关知识,请对照上面知识网络,回顾其中知识内容,请对不熟悉的知识点进行复习,并填写在空白处,同时思考下列问题:1.在前面的学习中,我们遇到过哪些问题,运用了哪些思想方法求解?在前面的学习中, 求解有关向量问题的易错点有哪些?(见上节课学案的学习链接)2.运用向量法解决几何问题的三步曲 、 、 .3.你了解物理中哪些量是矢量?“矢量”就是“向量”吗?物理中矢量的运算有哪些类 似向量中对应的运算呢?我们怎样来体会物理与数学的联系?向量在物理中的运用?二、学习探究在“学习准备”中我们就知道数学与物理有着密切的联系,物理学中有许多量就是向量,因此,向量的相关运算与方法在物理学中有着广泛的运用,如下面一些问题就需要我们去探究,看向量在物理中有怎样的运用.问题1.在日常生活中,你是否有这样的经验:两个人共提一个旅行包,夹角越大越费力;在单杠上做引体向上运动,两臂的夹角越小越省力. 你能从数学的角度解释这种现象吗?探究:探究反思 θ为何值时,|1F |最小,最小值是多少?|1F |能等于|G |吗?为什么? 你能从该题的探究,归纳总结用向量解决物理问题的一般步骤吗?问题变式 如图所示,无弹性的细绳OB OA ,的一端分别固定在B A ,处,同质量的细绳OC 下端系着一个称盘,且使得OC OB ⊥试分析OC OB OA ,,三根绳子受力的大小,判断哪根绳子受力最大.探究:问题2.如图,一条河的两岸平行,河的宽度d =500 m ,一艘船从A 处出发到河对岸.已知船的速度|1v |=10 km/h ,水流速度|2v |=2 km/h ,问行驶航程最短时,所用时间是多少(精确到0.1 min )?探究:探究反思 “行驶最短航程”是什么意思?怎样才能使航程最短?问题变式 某人骑摩托车以20h km /的速度向西行驶,感到风从正南方向吹来,而当其速度变为h km /40时,他又感到风从西南方向吹来,求实际的风向和风速.探究:问题 3.有两个向量12(1,0),(0,1),e e ==今有动点P 从0(1,2)P -开始沿着与向量12e e +相同的方向做匀速运动,速度为12e e +,另有一动点Q,从0(2,1)Q --开始沿着与1232e e +相同的方向做匀速运动,速度为1232e e +,设P 、Q 在时刻t=0秒时分别在0P 、0Q 处,则当00PQ PQ ⊥时,求t 的值. 探究:问题变式 标靶飞行速度为h nkm v /10|=令2211e λλ+=,基底1e 和2e 是平面内的单位向量,若把标靶的飞行方向为北偏东030,1e 方向为正东,2e 方向为北偏东060,试求1λ、2λ的值.探究:四、学习反思1.本节课我们学习了哪些数学知识、数学思想方法,你的任务完成了吗?你讲的怎样? 你提问了吗?我们的学习目标达到了吗?如:你能根据你的体会来归纳总结向量在物理中运用的方法与步骤吗?2.通过本节课的学习与课前的预习比较有哪些收获?有哪些要改进和加强的呢?3.本节课见到那些题型,都能求解了吗?你对本节课你还有独特的见解吗?本节课的数学知识与生活有怎样的联系?感受到本节课数学知识与课堂美在哪里吗?(链接2)五、学习评价1.点P 在平面上作匀速直线运动,速度向量)3,4(-=(即点P 的运动方向与相同,且每秒移动的距离为||个单位,设开始时点P 的坐标为(-10,10),则5秒后点P 的坐标为( )A .(-2,4) ; B.(-30,25); C.(10,-5); D.(5,-10).2.一艘船以h km /4的速度沿着与水流方向成0120的方向航行,已知河水流速为h km /2则经过3小时,该船实际航程为 ( )A 、km 152B 、km 6C 、km 84D 、km 83.共点力)2lg ,5(lg ),2lg ,2(lg 21==F F 作用在物体M 上,产生位移)1,5lg 2(=S ,则共点力对物体做的功W 为 .4.一纤夫用纤绳拉船沿直线方向前进60m ,若纤绳与行进方向夹角为6π,人的拉力为N 50,则纤夫对船所做的功为 .5.质点受到平面上的三个力321,,F F F (单位:牛顿)的作用而处于平衡状态,已知21,F F 成060角,且21,F F 的大小分别为2和4,则3F 的大小为 .6.已知船速为s m /5,且船速大于水速,河宽为20m ,船从河岸边出发到达垂直河岸的对面用的时间为5s ,求水流的速度. 解:7.已知力F (斜向上)与水平方向的夹角为030,大小为50N ,一个质量为kg 8的木块受力F 的作用在动摩擦因数02.0=μ的水平面上运动了20m ,问力F 和摩擦力f 所做的功分别为多少?(2/10s m g =) 解;8.利用冲击摆可测定子弹的速度,设有一砂箱悬挂在两线下端,子弹击中砂箱后,使砂箱摆至某一高度h ,设子弹和砂箱的质量分别为m 和M ,求子弹的速度v 的大小. 解;9.雨滴在空中以s m /4的速度竖直下落,人打着伞以s m /3的速度向东急行,如果希望让雨滴垂直打向伞的截面而少淋雨,伞柄应指向什么方向?解:10.教材P113页习题2.5A 组3、4题,B 组1、2题.解:【学习链接】链接1. 用向量解决物理问题的一般步骤:(1)问题转化:把物理问题转化为数学问题; (2) 建立模型:建立以向量为主体的数学模型;(3) 获得参数:求出数学模型的有关解——理论参数值;(4)写出答案:回到问题的初始状态,解决相关物理现象,写出答案.链接2.用向量知识研究物理问题的基本思路和方法,(1)通过抽象、概括,把物理现象转化为与之相关的向量问题;(2)认真分析物理现象,深刻把握物理量之间的相互关系;(3)利用向量知识解决这个向量问题,并获得这个向量的解;(4)利用这个结果,对物理现象作出合理解释,即用向量知识圆满解决物理问题.通过对现实原型的观察、分析和比较,得出抽象的数学模型.。
平面向量的位移与速度
平面向量的位移与速度在物理学中,平面向量是指在平面内绘制的有大小和方向的箭头。
其位移和速度则是描述物体在平面上运动时的重要概念。
本文将深入探讨平面向量的位移和速度,并介绍相关的计算方法和应用。
一、平面向量的概念与表示平面向量可以用箭头(或者有向线段)表示,箭头的长度代表向量的大小,箭头的指向则代表向量的方向。
我们用字母加上一个箭头(如→AB)表示一个平面向量,其中A和B是向量起点和终点的坐标。
二、平面向量的加法与减法平面向量的加法和减法运算与向量代数运算一致。
对于两个向量→AB和→CD,它们的和可以通过将它们的相应分量相加得到:→AB + →CD = →AC,其中→AC是代表向量AC的箭头。
同样地,向量的减法可以通过将相应的分量相减来实现。
三、平面向量的位移位移是描述物体在平面上移动的概念,可以用平面向量来表示。
给定一个向量→AB,如果将A点作为参考点,另一个点C的坐标是(2, 3),那么从A点到C点的位移向量可以表示为:→AC = →AB + →BC,其中→BC是向量BC的箭头。
四、平面向量的速度与位移类似,速度也是用向量来表示的。
速度是描述物体在单位时间内运动的距离和方向。
假设一个物体在平面上从A点运动到B点,用平面向量→AB表示它的位移,用t表示运动的时间(单位为秒),则物体的速度向量可以表示为→v = (1/t) × →AB。
其中,→v就是速度向量的箭头。
五、平面向量的计算应用平面向量的位移和速度在物理学中有广泛的应用。
例如,在机械学中,我们可以用平面向量来计算一个物体受力后的位移和速度变化。
另外,在工程学和航空航天领域,平面向量的运算也被广泛用于模拟和计算物体的运动轨迹和速度。
总结:平面向量的位移和速度是物体在平面上运动时的重要概念。
它们通过向量的加法、减法和代数运算进行计算,能够准确描述物体的运动状态。
在物理学和工程学中,平面向量的位移和速度计算应用广泛,对于研究和分析物体的运动轨迹具有重要意义。
平面向量的加法和减法
平面向量的加法和减法平面向量是研究平面上几何问题的重要工具之一,它可以描述平面上的位移、力量以及速度等物理量。
平面向量有两种基本运算,即加法和减法。
本文将详细介绍平面向量的加法和减法运算规则以及应用。
一、平面向量的表示平面向量通常用有向线段表示,其中有向线段的起点表示向量的起点,终点表示向量的终点。
一般用大写字母加箭头表示向量,例如向量AB用记作⃗AB。
二、平面向量的加法若有向线段AB和有向线段BC,它们的起点和终点相连,得到一个有向线段AC,即线段AC使得A、B和C三点共线且满足线段的方向规定,则称向量AC为向量AB与向量BC的和,记作⃗AC = ⃗AB+ ⃗BC。
计算平面向量的加法非常简单,只需将两个向量的起点和终点连在一起即可得到它们的和向量。
例如,向量⃗AB = (3, 2)和向量⃗BC = (-1, 4),根据加法运算规则,我们可以得到向量⃗AC = ⃗AB + ⃗BC = (3 + (-1), 2 + 4) = (2, 6)。
三、平面向量的减法若有向线段AC和有向线段AB,它们的起点和终点相连,得到一个有向线段BC,即线段BC使得A、B和C三点共线且满足线段的方向规定,则称向量BC为向量AC减去向量AB,记作⃗BC = ⃗AC -⃗AB。
平面向量减法的计算方法与加法类似,只需将减去的向量的起点和终点与被减向量的起点和终点连在一起即可得到减法的结果向量。
例如,向量⃗AC = (2, 6)和向量⃗AB = (3, 2),根据减法运算规则,我们可以得到向量⃗BC = ⃗AC - ⃗AB = (2 - 3, 6 - 2) = (-1, 4)。
四、平面向量的性质1. 交换律:两个向量的加法满足交换律,即⃗AB + ⃗BC = ⃗BC+ ⃗AB。
2. 结合律:三个向量的加法满足结合律,即(⃗AB + ⃗BC) + ⃗CD= ⃗AB + (⃗BC + ⃗CD)。
3. 零向量:定义了一个特殊的向量,它的坐标为(0, 0),任何向量与零向量相加都得到其本身,即⃗AB + ⃗0 = ⃗AB。
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学科知识融合交汇处 缔结向量物理新空间
——平面向量在物理方面的五类应用
平面向量是联系“数”与“形”的桥梁和纽带,它不仅是解决数学问题的有力工具,也是物理学中破解有关“数与形”物理问题的有效工具,数学与物理学科知识的融合交汇处,可缔结出向量与物理的新空间.通过平面向量这一工具一般可化解物理学中的“力的合成、功的求解、速度合成、船的航行、物体稳定”等五类问题,下面就平面向量在这五个方面的应用进行举例分析:
一、力的合成问题
例1、两个大小相等的共点力12
,F F ,当它们间夹角为0
90时,合力的大小为20N ,则当它们的夹角为0
120时,合力的大小为( )
A 、40N B
、 C
、 D
分析:力的合成关键是依平行四边形法则,求出力的大小,然后再结合平行四边形法则
求出新的合力.
解析:对于两个大小相等的共点力12
,F F ,当它们间夹角为0
90时,合力的大小为20N
时,这二个力的大小都是N ,对于它们的夹角为0
120时,由三角形法则,可知力的合
成构成一个等边三角形,因此合力的大小为N. 正确答案为B.
点评:力的合成可用平行四边形法则,也可用三角形法则,各有优点,但实质是相通的,
关键是要灵活掌握;对于第一个平行四边形法则的应用易造成的错解是1F =
,这样
就会错选答案D.
类题练习1:已知作用在()1,1A 点的三个力123(3,4),(2,5),(3,1),F F F ==-=
则合力123F F F F =++
的终点坐标是( )
A 、()9,1
B 、()1,9
C 、()9,0
D 、()0,9
解析:对于力的合成问题用坐标法,实际是相量的加法问题,因此123F F F F =++
的终
点坐标是()323,451(8,0),(9,1)AF F =++-+=∴=
,因此选A.
二、功的求解问题
例2、一个物体受到同一平面内的三个力123
,,F F F 的作用,沿北偏东0
45的方向移动8m ,其中,12F N = ,方向为北偏东030,24F N = ,方向为东偏北0
30,36F N = ,
方向为西偏北0
60,则合力所作的功是
分析:这是一个物理中的功的求解问题,对于功的求解一般是用向量的点积,但点积的运算有向量法和坐标法两种,对于易建立坐标系的情况还是用坐标法求解为好.
解析:对于题意建立平面直角坐标如图所示,根据图示求出各处力的向量坐标可
得:12(1F F ==
3(F =-
因此合
力2,2F =+
,
而(,42
S = ,这样其所做的功为W F S =⋅=
(
=,即合
O
x
y
1F 2F
3F
力所做的功为.
点评:对于功的求解要注意力用坐标,位移也可用坐标表示,然后用坐标法求向量的点积,然后求出合力所做的功.
类题练2:已知一物体在共点力12(2,2),(3,1),F F ==
的作用下产生位移
13(,)22
s = ,则共点力对物体所做的功为( )
A 、4
B 、3
C 、7
D 、2
解析:对于合力()5,3F =
,其所做的功为59722
W F S =⋅=+= .因此选C.
三、速度合成问题
例3、人骑自行车的速度为1v ,风速为2v
,则逆风行驶的速度大小为( )
A 、12v v -
B 、12v v +
C 、12v v -
D 、12
v v
分析:对于速度的合成问题,关键是运用向量的合成进行处理,本题的方向相反,大小就相减.
解析:对于逆风行驶其速度大小为12v v -
,因此宜选C.
点评:速度的合成主要是要根据向量的三角形法则或平行四边形法则进行求解,因此对于逆风或顺风问题速度的大小可通过相减或相加可得.
类题练3、某人以时速为/akm h 向东行走,此时正刮着时速为/akm h 的南风,则此人感到的风向及风速为( )
A
/h B 、东南,/akm h C
/h D
/h 解析:如图所示,对于速度的合成由三角形法
/h ,因此可选C.
四、船的航行问题
例4、一艘船从A
点出发以/h 的速度向垂直于对岸的方向行驶,同时河水流速为2/km h ,求船实际航行的速度的大小与方向.
分析:这是一个船行问题,处理的方法和原则是三角形法则或平行四边形法则,当然要注意船的实际航速和航向,船在静水中的航速和航向.
解析:如图所示,由向量的三角形法则知,对于v =水2/km h ,v =
船/h ,
得
4v ==船实际/k m h ,方向为逆水流与水
流成0
30夹角.
点评:对于船的航行问题关键是要注意运用向量的
合成法则进行,当然要特别注意“船的实际航速和航向”和“船在静水中的航速和航向.
类题练4、河水自西向东流,流速为2/m s ,一轮
a /km h
南风2/m s
西北方向/s
水流2/m s
v =水2/km h
v =船
船以2/m s 垂直于水流方向向北横渡,求轮船的实际航行方向和航速.
解析:如图所示,由向量的三角形法则知,轮船的实际航行方向为西北方向,航速为
/s .
五、物体稳定问题
例5、如图所示,对于同一高度(足够高)的两个定滑轮,用一条(足够长)绳子跨过它们,并在两端分别挂有4kg 和2kg 的物体,另在两个滑轮中间的一段绳子悬挂另一物体,为使系统保持平衡状态,此物体的质量应是多少?(忽略滑轮半径、绳子的重量)?
分析:对于物体的平衡关键是上下、左右的平衡,因此可从重力和向上的合力相等;从向左的拉力和向右的拉力相等列方程破解.当然有关参数的求解需要有较高的函数最值的求解技巧.
解析:如图可将重力与向上的拉力;向左与向右的位力相等出发进行列方程,即有122sin 4sin θθ=,122cos 4cos m θθ+=,这样化去
2θ得22124sin 16sin θθ=,()
2
22116cos 2cos m θθ=-,这样就有
22111644cos ,4cos 120m m m m θθ=+-∴--=对于2
116cos 480θ∆=+>,因此有
21120cos 14m m
θ-<=<
,6m <
,因此物体的质量范围是()
.
点评:这类问题的破解首选是列方程,关键是求参数,而求参数的过程是有二种方案的,如果消去1θ,用2θ的变量则求解显得困难重重,因此要注意选择合适的参数作为变量.其中的分离系数求变量的方法更是值得注意的好方法,当然要注意的是参数的范围.
类题练5、如右图所示,在细绳O 处用水平力2
F
缓慢拉起所受重力为G
的物体,绳子与铅垂方向的
夹角为θ,绳子所受到的拉力为1F
,
求:(1)12
,F F 随角θ的变化而变化的情况;(2)当2F G ≤
时,θ角的取值范围.
解析:(1)由题意,对于由三角形法则得,
12,tan ,cos G
F F
G θθ==
因此θ从00至090时,
12,F F
随角θ的增大而增大.
(2)对于11
2,cos cos 2
G F G θθ=≤∴≥ ,因此00060θ≤≤。